GB/T 8484—2020《建筑外门窗保温性能检测方法》标准解读
发布日期：2023-04-20
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建筑门窗是建筑物的重要组成部分，是建筑外围护结构中热工性能最薄弱之处，通过门、窗等透光建筑构件的能耗，占建筑围护结构能耗的40%～50%[1]。门窗的保温性能是衡量其能耗水平的重要指标，准确评价门窗的保温性能对推进建筑节能工作具有重要意义。
我国针对建筑门窗保温性能的评价方法有模拟计算法和检测法，此前检测法依据的标准是GB/T 8484—2008《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》[2],该标准是2008年制定的，当时外窗传热系数K值集中在2.0～3.0 W/(m2·K)之间，测试结果误差在5%(±0.1～±0.15),仍在可接受范围；但随着我国建筑节能技术的进步和建筑门窗节能性能的提升，大多数外窗产品的K值已低于2.0 W/(m2·K)。北京市地标DB11/891—2020《居住建筑节能设计标准》[3]中要求外窗传热系数限值1.1 W/(m2·K),K值低于1.0 W/(m2·K)的窗检测时，若测试误差仍在±0.1,结果就相差略大。GB/T 8484—2008标准在分级、方法参数等方面已经不能适应建筑外门窗产品发展的需要，因此，对标准进行了修订。
GB/T 8484标准在编写时参考了国际上主流的传热系数测试方法标准。GB/T 8484—2008标准主要参考了AAMA 1503-98《窗、门和幕墙传热系数及抗结露系数的测试方法》和EN 12412-2《窗、门和百叶窗的热工性能 热箱法测定传热系数》等国外标准[4,5]。目前，AAMA 1503-98已经被AAMA 1503—2009(Thermal performance of windows and doors-determination of thermal transmittance by hot box method-Part 1: Complete windows and doors)[6]所取代。新修订的GB/T 8484—2020《建筑外门窗保温性能检测方法》在修订时还参考了ISO 12567-1(Thermal performance of windows and doors-etermination of thermal transmittance by hot box method-Part 1:Complete windows and doors)[7]标准。
本文对GB/T 8484—2020标准内容进行了解读，与2008版标准内容进行了对比分析，主要从术语和定义、分级、检测原理、测试设备、数据处理等方面进行比较，结合自身的理解进行简单的评述，并对标准修订关键技术参数进行了试验验证。
1 新旧标准对比
1.1 术语和定义
GB/T 8484—2020[8]中增加了术语“门窗保温性能”,2008版标准名称是保温性能的分级和检测，而标准中均是传热系数的内容，未阐明“保温性能”和“传热系数”的关系，故2020版标准增加此条术语并界定了门窗保温性能。
更改GB/T 8484—2008中术语“热导率”为“热导”,传热学[9]中给出“导热系数”(或“热导率”)定义，是指单位厚度的物体具有单位温度差时，在它的单位面积上每单位时间的导热量，而2008版标准中的“热导率”应为“热导”的概念，故更改此术语。
1.2 分级
GB/T 8484—2020把GB/T 8484—2008中“4 分级”内容删除，标准名称也去掉了“分级”,因为建筑外门窗保温性能分级在GB/T 31433—2015《建筑幕墙、门窗通用技术条件》中已有明确规定，且本标准为试验方法标准，分级与试验方法无关[10]。
1.3 检测原理
GB/T 8484—2020中传热系数K值是通过测量热箱中加热装置单位时间内的发热量，减去通过热箱壁、试件框、填充板、试件和填充板边缘的热损失，除以试件面积与两侧空气温差的乘积。GB/T 8484—2008中未考虑边缘热损失对传热系数的影响，计算出的传热系数结果包含了边缘线传热，而2020版标准中则考虑了其影响，计算出的结果更准确。
GB/T 8484—2008中抗结露因子检测方法已放入新修订版的资料性附录D中，主要有三点原因：①JG/T 151—2008[11]中指出门窗在实际工程中是否结露，以内表面最低温度不低于室内露点温度为满足要求，传热学理论表明门窗的保温性能与热箱侧门窗表面平均温度相关，可以看出抗结露因子与保温性能的联系只是在门窗内表面温度这一点，因此将抗结露因子单独列出对保温性能来说并无重大意义；②国际上主要标准中仅有AAMA 1503中提出了抗结露因子的定义和测试，而ISO、JIS A、AAMA标准中均未提出此要求，故新修订标准本处的改动拉近了我国标准与国际主流标准的距离；③实际工程中，因部分企业有抗结露因子的检测需求，故本标准将其放入附录中供参考。
1.4 测试设备
1.4.1 导流板
GB/T 8484—2020相比于2008版，在热箱处增加了一个导流板，如图1所示。2008版中测试的热箱空气温度为热箱内部整体的平均空气温度，新修订版的则为热箱内试件与导流板之间的空气温度，对标ISO 12567-1,提高测试结果的准确性。
图1 新修订版标准中设备热箱导流板导流板的设置
1.4.2 试件安装
GB/T 8484—2020的标准试件安装时要求试件热侧表面应与填充板热侧表面齐平。试件与试件框之间的填充板宽度不应小于200 mm, 厚度不应小于100 mm且不应小于试件边框厚度，见图2。试件开启缝应双面密封。GB/T 8484—2008则无此要求，在实际测试过程中，往往将试件与试件框直接接触安装，试件与试件框之间存在较大热流将导致测试结果不准确。
图2 门窗在洞口中的安装
1.5 数据处理
GB/T 8484—2020考虑了试件与填充板间的边缘线传热的影响，数据处理公式与2008版不同，具体公式可参见标准内容。
试件与填充板边缘传热示意见图3,其中w为试件的厚度，d为试件与填充板冷侧表面的距离。
图3 试件与填充板边缘传热示意
试件与填充板边缘线传热系数ψedge按GB/T
8484—2020附录C中表C.1选取，其中λ为填充板的导热系数，未列入表中的ψedge值可通过线性插值法得出。以w=70 mm, d=60 mm, λ=0.038 W/(m·K)为例，表C.1中未列出对应的ψedge值，采用线性插值法计算如下：
w=70 mm, d=60 mm, λ=0.035 W/(m·K)时，ψedge=0.0076 W/(m·K);
w=70 mm, d=60 mm, λ=0.040 W/(m·K)时，ψedge=0.0084 W/(m·K);
w=70 mm, d=60 mm, λ=0.038 W/(m·K)时，
ψedge=0.076+0.084−0.0760.040−0.035(0.038−0.035)W/(m⋅K)=0.081W/(m⋅K)
。
2 验证试验
2.1 增加热箱导流板对测试结果的影响
为验证增加热箱导流板，在不同位置测试的空气温度对传热系数的影响，分别按GB/T 8484—2008和GB/T 8484—2020做了两组验证试验，测试结果见表1、2。
从表1和表2可以看出，按GB/T 8484—2008测试时，热箱空气温度为20 ℃时，热箱内壁平均温度仅有18.77 ℃;而采用GB/T 8484—2020测试热箱空气温度时，当热箱空气温度为20 ℃时，热箱内壁平均温度达到了20.38 ℃。二者差值达到了1.6 ℃。
经测算，1.47 m×1.47 m的窗试件，按GB/T 8484—2008的K值测试结果为1.86 W/(m2·K),按2020版标准的K值测试结果为1.94 W/(m2·K),新旧标准约有0.08 W/(m2·K)的差值，对本试件的影响为4%左右。所以修订后的GB/T 8484—2020在热箱增加导流板改变热箱空气温度的测试位置，可以增加测试的准确性。
表1 按照GB/T 8484—2008测试的数据
| 采样时刻 |
空间温度/ ℃ |
冷热箱空气温度/℃ |
热箱两表面温度/℃ |
填料两侧面温度/℃ |
||||||||
|
冷箱 |
热箱 | 差值 |
内侧 |
外侧 | 差值 |
冷侧 |
热侧 | 差值 | ||||
| 3:30:33 | 19.29 | -20.03 | 20 | 40.03 | 18.78 | 18.81 | -0.03 | -19.37 | 17.37 | 36.74 | ||
|
4:00:08 |
19.22 | -20.02 | 19.98 | 40.00 | 18.77 | 18.64 | 0.13 | -19.37 | 17.37 | 36.74 | ||
|
4:30:46 |
19.29 | -20.02 | 20 | 40.02 | 18.77 | 18.61 | 0.16 | -19.38 | 17.37 | 36.75 | ||
|
4:59:59 |
19.21 | -19.99 | 20.01 | 40.00 | 18.77 | 18.43 | 0.34 | -19.34 | 17.37 | 36.71 | ||
|
5:30:58 |
19.28 | -20.02 | 19.98 | 40.00 | 18.76 | 18.30 | 0.46 | -19.38 | 17.37 | 36.75 | ||
|
6:01:36 |
19.25 | -19.99 | 20.01 | 40.00 | 18.76 | 18.44 | 0.32 | -19.36 | 17.38 | 36.74 | ||
|
平均值 |
19.26 | -20.01 | 20.00 | 40.01 | 18.77 | 18.54 | 0.23 | -19.37 | 17.37 | 36.74 | ||
2.2 边缘线传热对测试结果的影响
为了验证边缘线传热对传热系数的影响，用一个60系列的试件做了验证试验，填充板厚度为100 mm, 线传热系数按2020版标准中表C.1插值为0.005 7 W/(m·K),两侧空气温差为40 K,试件长度为5.88 m, 功率为1.34 W,测试结果见表3,经计算得出对K值影响约为0.02 W/(m2·K)。
根据2020版标准表C.1计算可知线传热系数比较大时可达到0.03 W/(m·K)左右，假设两侧空气温差为40 K,试件长度为5.88 m, 功率为7.06 W,对K值影响约为0.08 W/(m2·K)。所以修订后的GB/T 8484—2020在计算K值时考虑边缘线传热量，可以增加测试的准确性。
表2 按照GB/T 8484—2020测试的数据
| 采样时刻 |
试件 功率/W |
空间 温度/℃ |
冷热箱空气温度/℃ |
热箱表面温度/℃ |
试件表面温度/℃ |
||||||||
|
冷箱 |
热箱 | 差值 |
内侧 |
外侧 | 差值 |
冷侧 |
热侧 | 差值 | |||||
| 5:30:32 | 166.36 | 20.37 | -20.02 | 20 | 40.02 | 20.39 | 19.53 | 0.85 | -14.97 | 12.59 | 27.56 | ||
|
6:00:28 |
165.44 | 20.34 | -20.15 | 20.26 | 40.01 | 20.38 | 19.50 | 0.89 | -14.94 | 12.56 | 27.50 | ||
|
6:30:23 |
166.73 | 20.37 | -19.99 | 20.01 | 40.00 | 20.38 | 19.52 | 0.86 | -14.93 | 12.57 | 27.50 | ||
|
7:00:19 |
166.09 | 20.36 | -19.97 | 19.99 | 39.96 | 20.38 | 19.50 | 0.88 | -14.94 | 12.57 | 27.51 | ||
|
7:30:15 |
167.07 | 20.37 | -20 | 19.99 | 39.99 | 20.38 | 19.51 | 0.87 | -14.96 | 12.58 | 27.56 | ||
|
8:00:31 |
166.02 | 20.35 | -20.01 | 20 | 40.01 | 20.38 | 19.51 | 0.87 | -14.95 | 12.58 | 27.53 | ||
|
平均值 |
167.59 | 20.36 | -20.00 | 20.00 | 40.00 | 20.38 | 19.51 | 0.87 | -14.95 | 12.58 | 27.53 | ||
表3 线热传热系数验证数据
| 采样时刻 |
试件 功率/W |
空间 温度/℃ |
冷热箱空气温度/℃ |
热箱表面温度/℃ |
试件表面温度/℃ |
||||||||
|
冷箱 |
热箱 | 差值 |
内侧 |
外侧 | 差值 |
冷侧 |
热侧 | 差值 | |||||
| 5:30:32 | 166.36 | 20.39 | -20.02 | 20 | 40.02 | 20.39 | 19.54 | 0.85 | -14.97 | 12.59 | 27.56 | ||
|
6:00:28 |
165.44 | 20.34 | -20.15 | 20.26 | 40.01 | 20.38 | 19.49 | 0.89 | -14.92 | 12.56 | 27.50 | ||
|
6:30:23 |
166.73 | 20.37 | -19.99 | 20.01 | 40.00 | 20.38 | 19.52 | 0.86 | -14.93 | 12.57 | 27.50 | ||
|
7:00:19 |
166.09 | 20.36 | -19.97 | 19.99 | 39.96 | 20.38 | 19.50 | 0.88 | -14.94 | 12.57 | 27.51 | ||
|
7:30:15 |
167.07 | 20.37 | -20 | 19.99 | 39.99 | 20.38 | 19.51 | 0.87 | -14.98 | 12.58 | 27.56 | ||
|
8:00:31 |
166.02 | 20.33 | -20.01 | 20 | 40.01 | 20.38 | 19.51 | 0.87 | -14.95 | 12.58 | 27.53 | ||
|
平均值 |
167.59 | 20.36 | -20.00 | 20.00 | 40.00 | 20.38 | 19.51 | 0.87 | -14.95 | 12.58 | 27.53 | ||
3 结论
通过对GB/T 8484—2020标准的解读、与旧标准的对比和试验验证，可得出以下结论：
(1)相比于2008版，GB/T 8484—2020增加了“门窗保温性能”术语，删除了“总的半球发射率”和“玻璃门”术语；
(2)标准删除了分级相关内容，并将抗结露因子试验方法调整为资料性附录；
(3)标准修改了检测原理，传热系数K值的计算考虑了试件和填充板边缘的热损失，并增加了规范性附录“边缘线传热系数取值”,计算公式也进行了相应的改变；
(4)标准修改了检测装置，热箱增加了导流板；
(6)在热箱增加导流板改变热箱空气温度的测试位置，对1.47 m×1.47 m的窗试件保温性能测试的结果影响为4%左右；
(7)1.47 m×1.47 m的窗试件在线传热系数较大时对K值有不可忽略的影响，故计算K值时考虑边缘线传热量。
本次标准的修订可提高建筑门窗保温性能检测结果的准确性，更贴近国际上主流的检测方法，使我国建筑门窗保温性能检测结果能得到国际上的普遍认可。
